Анотація до роботи:

Гелета А.В. Технологія клейового закріплення в бетоні металевих анкерів не круглого перерізу.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – Технологія і організація промислового та цивільного будівництва. Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури.

Обґрунтовано технічну і економічну доцільність способу закріплення в готових бетонних конструкціях за допомогою клеїв металевих анкерів не круглого перерізу (штабів, кутиків, швелерів та ін.) та визначені технологічні параметри процесу їх закріплення. Застосування таких анкерів дозволяє зменшити глибину їх закладення в бетон і допускає установку в тонкостінних конструкціях, що розширює область їх застосування.

Досліджено технологічні особливості утворення шпурів прямокутного перерізу (буріння циліндричних шпурів з наступним видаленням перемичок між ними) з врахуванням розмірів і конфігурації елементів анкера.

Приведено розрахункові залежності, що визначені за умови рівноміцності з'єднання по сталі, клейового прошарку і бетону.

Обґрунтовано застосування високонаповнених епоксидних композицій, що мають високі характеристики міцності та в’язкості, що допускає установку анкерів у горизонтальних шпурах.

Установлено залежності швидкості і тривалості буріння від класу бетону та діаметра шпурів при різних їх глибинах, а також тривалості видалення перемичок від їх товщини. Отримані результати, що відносяться до сучасних ударно-обертальних машин нового покоління, істотно уточнюють відомі дані про продуктивність буріння бетону, а в частині утворення шпурів прямокутного перерізу є новими. Запропоновано комплексні показники для оцінки загального технічного рівня цих машин. Проведені експериментальні дослідження несучої здатності анкерів прямокутного перерізу, які підтвердили їх високу міцність при впливі навантаження, характерного для закладних деталей.

Результати досліджень прийняті для впровадження в практику реконструкції цехів заводу залізобетонних конструкцій №4 під виробничі цехи ЗАТ „Елеватормельмаш” і будівлі універмагу „Україна” під оздоровчо-розважальний комплекс у м. Харкові (концерн „Прогрес”), а також будівництво житлових комплексів „Павлово поле”, „Джокер” у м. Харкові, торгово-розважального й адміністративного центра „Ковчег”, центра морського туризму „Алушта-Марина” (АТЗТ „Макрокап Девелопмент Україна”). Розрахунковий сумарний економічний ефект складає 28770 грн.

1. Основним результатом виконаних досліджень є наукове обґрунтування технічної й економічної доцільності способу закріплення в готових бетонних конструкціях за допомогою клею металевих анкерів не круглого перерізу (штабів, кутиків, швелерів та ін.) і визначення технологічних параметрів процесу їх закріплення. Застосування таких анкерів у порівнянні з добре дослідженими і широко застосовуваними циліндричними анкерами дозволяє зменшити глибину їх закладення в бетон і допускає установку анкерів у тонкостінних конструкціях, що розширює сферу їх застосування. Технічні труднощі, зв'язані з утворенням у бетоні шпурів не круглого перерізу, вирішуються шляхом обґрунтованого вибору і застосування сучасних засобів механізації.

У результаті досліджень підтверджена покладена в основу дисертації робоча гіпотеза про переважний вплив на міцність клейового анкерного з'єднання величини контактної поверхні анкера з клейовим прошарком і бетоном, яка у анкера не круглого перерізу більша контактної поверхні циліндричного анкера.

2. Раціональною сферою застосування таких анкерів є кріплення металевих столиків або інших деталей для обпирання балок, ригелів, стінових панелей, інженерних комунікацій при будівництві і, особливо, реконструкції будинків і споруд; ці анкери при дії на них зсувного зусилля мають істотно більшу несучу здатність у порівнянні з циліндричними анкерами.

3. Анкери прямокутного чи іншого не круглого перерізу можуть встановлюватися в шпури круглого або прямокутного перерізу. Для обох варіантів визначені геометричні параметри шпурів, у тому числі, з урахуванням технологічних особливостей утворення шпурів прямокутного перерізу (буріння циліндричних шпурів з наступним видаленням перемичок між ними) та врахуванням розмірів і конфігурації елементів анкера, що установлюється в бетон: діаметри, кількість шпурів, відстані між ними, об’єм бетону, що видаляється при бурінні та руйнуванні перемичок для різних співвідношень товщини і ширини анкера. Приведені в дисертації розрахункові залежності визначені за умови рівноміцності з'єднання по сталі, клейового прошарку і бетону. Установлено, що глибини закладення для обох варіантів по адгезійній міцності і міцності бетону на сколювання практично збігаються.

4. Для закріплення анкерів обґрунтоване застосування високонаповнених епоксидних композицій (до 500 мас. частин наповнювача), що володіють високими характеристиками міцностями (R_{стиснення} = 80 МПа, R_зсуву = 25 МПа, R_{розтягання.} = 10 МПа); високою в'язкістю, що допускає установку анкерів у горизонтальних шпурах, у тому числі, круглого перерізу; широким діапазоном регулювання технологічної життєздатності (від 65 до 180 хв.), що важливо для раціонального проектування виробництва анкероустановочних робіт.

5. Домінуючої по трудомісткості і тривалості операцією при установці анкерів, особливо, анкерів не круглого перерізу, є утворення шпурів прямокутного перерізу. У результаті аналізу основних технічних характеристик сучасних засобів механізації утворення в бетоні шпурів установлено, що для виконання зазначеної операції в нестаціонарних умовах будівництва найбільш прийнятні ручні електричні ударно-обертальні машини, якими можна пробурювати за допомогою запропонованого кондуктора серію близько розташованих шпурів, а потім, замінивши бур долотом при відключенні обертання, руйнувати перемички між шпурами.

6. Запропоновано комплексні узагальнені показники для порівняльної оцінки технічного рівня цих машин, що включають дані про їх потужність, максимальний діаметр буріння, частоту ударів, масу.

7. У результаті експериментів установлені залежності:

швидкості та тривалості буріння від класу бетону (В7,5 і В25) і діаметра шпурів (10, 16, 20, 24 мм) при глибинах шпуру, рівних 5; 7,5; 10 діаметрам шпуру;

для тих же умов – тривалості видалення перемичок від їх товщин, рівних 0,25; 0,5; 0,75 діаметра шпуру.

Отримані результати, що відносяться до сучасних машин нового покоління, істотно уточнюють відомі дані про швидкість буріння по бетону, а в частині утворення шпурів прямокутного перерізу є новими.

8. Експериментальні дослідження несучої здатності анкерів прямокутного перерізу підтвердили їх високу міцність при впливі на них зсувного навантаження, характерного для закладних деталей, сфера застосування яких зазначена в п.2.

Встановлено:

несуча здатність анкерного з'єднання лінійно збільшується при глибині закладення анкера до 60-70 мм і при подальшому збільшенні глибини істотно не зростає;

несуча здатність анкерів, площина склеювання яких паралельна напрямку дії зсувної сили, вище в середньому на 66% несучої здатності анкерів, площина склеювання яких перпендикулярна напрямку дії цієї сили;

при однаковій площі склеювання варіанти розташування анкера в бетоні (глибина закладення дорівнює а –довгій або б – короткій стороні анкера) практично не впливають на несучу здатність з'єднання, однак більш кращий варіант (б), при якому перемички між шпурами мають меншу глибину;

при навантаженнях до 100 кН відстань між анкером і кутовою гранню бетонної конструкції варто приймати не менше 120 мм.

9. Результати досліджень прийняті для впровадження в практику будівництва і реконструкції житлових, громадських і виробничих об'єктів проектно-будівельним концерном «Прогрес» і АТЗТ «Макрокап Девелопмент Україна». Сумарний розрахунковий економічний ефект складає 28770 грн.

10. Результати роботи дозволяють намітити наступні шляхи подальших досліджень і дослідно-конструкторських розробок, спрямованих на удосконалювання конструктивно-технологічних рішень клейових анкерних з'єднань (у тому числі, що виходять за рамки спеціальності 05.23.08 – Технологія і організація промислового та цивільного будівництва):

розробка клейових композицій з високою температурною стійкістю;

перевірка несучої здатності анкерів, що встановлюються у шпури сегментної форми, утворені алмазними дисками;

застосування спеціальних речовин, що розширюються, для руйнування перемичок між шпурами;

розробка спеціального оснащення для закріплення анкерів-штабів у шпурах круглого перерізу шляхом їх вібраційного заповнення твердими цементно-піщаними сумішами.

Основний зміст дисертації опублікований в таких роботах:

1. Кутовой Э.Н., Гелета А.В. К вопросу применения анкеров прямоугольного сечения, закрепляемых в бетоне синтетическими клеями // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2000. №10. – С. 113-117.

2. Кутовой Э.Н., Гелета А.В. Особенности образования в железобетонных конструкциях шпуров для заделки плоских металлических анкеров // Коммунальное хозяйство городов: научно-технический сборник. – К.: Техніка. Вып. 25, 2000.

3. Гелета А.В., Кутовой Э.Н. Сравнительная оценка основных эксплуатационных параметров ручных электрических ударно-вращательных машин // Науковий вісник будівництва. – Харків: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2002. №20. – С. 160-165.

4. Гелета А.В., Архипов О.В. Производительность электрических ударно-вращательных машин при бурении бетона // Коммунальное хозяйство городов. – Киев: Техніка. Вып. 47, серия: Технические науки и архитектура, 2003. – С. 26-34.